旧アスファルトの性状に基づいた再生混合物の疲労破壊抵抗性の推定法に関する研究
交通工学研究室 野本 陽
高橋 修
中村 健
1. はじめに疲労破壊抵抗性を推定する場合とは異なり，再生従来のバインダ評価指標として，針入度が広く混合物中のバインダには旧アスおよび新規投入採用されている．針入度はバインダのコンシステアスファルト(以下，新アス)の 2 種類が含まれてンシーを表すもので，劣化の進行に伴ってバインいるため，再生混合物中のバインダを如何に再現ダは脆化するために，バインダの劣化程度を評価するかが課題となる．この課題に対して再生混合する場合にも流用されている．しかしながら近年物中と同一の配合率となるよう新アスと旧アス

では通常のバインダとレオロジー特性が異なるを混合した「混合バインダ」を作製し，混合バイ改質アスファルトが広く普及したことより，針入ンダの FD 値を用いて再生混合物の総散逸エネル

度による評価では異なるバインダ種間での評価ギが推定可能か妥当性を検討した．この検討にあが困難となっている．

たって，混合バインダ中における旧アスの混合状既往の研究ではバインダ種に影響されない評態と再生混合物中における旧アスの混合状態が価試験として荷重測定型伸度試験(Force Ductilityことなるように，両者には旧アスの混合均質性がTest：以下，FDT)が提案されている．FDT の試験異なることが予想される．したがって，混合均質結果より求められる引張仕事量 FD 値は混合物を性が混合物に及ぼす影響を検討するべく，旧アス

曲げ疲労試験に供した際の疲労破壊抵抗性とののバインダ種や劣化程度を変えて検証を行った．

間に高い相関性を有することが確認されている．
疲労破壊回数は混合物の疲労破壊抵抗性を示す

2. 荷重測定型伸度試験(FDT)

指標として一般的に用いられているが，曲げ疲労FDT は従来の伸度試験機にロードセルを搭載試験の試験温度や与えるひずみ等によって変動し，バインダが延伸される際の変形量と荷重を測する．一方，混合物にエネルギの概念を適用し，定する試験である．本試験では，従来の我が国に総散逸エネルギを指標に用いることで，試験条件おける伸度試験の実施要領に準拠して FDT を行の違いに影響を受けず供試体固有の疲労破壊抵った．

抗性を評価可能であり，連続粒度混合物において新規アスを促進劣化に供して旧アスを模したFD 値と総散逸エネルギとの間に高い相関性が確劣化アスファルトを作製した．促進劣化にはマン認されている．

トルヒーターを用いた加熱促進劣化を採用して本研究では以上の成果を再生混合物へ適用すおり，バインダを 180℃に加熱し攪拌しながら所ることを検討し，旧アスファルト(以下，旧アス)定の加熱時間まで促進劣化を行う．改質Ⅱ型を促の性状に基づいて再生混合物の疲労破壊抵抗性進劣化した場合，FDT で得られる荷重と変位の結を推定することを目的としている．新規混合物の果を図-1 に示す．劣化の進行に伴い荷重の最大荷(×1012J/m3)，N：
f 破壊に至るまでの載荷回数 (回)，重が上昇し，変位量が低下する傾向にある．

N：載荷回数 (回)1201004. FD 値と総散逸エネルギの関係

荷重(N)

8060

本実験では再生骨材は，性状が既知の旧アスを40用いて混合物を作製し，再度これをほぐしたもの20を用いた．この後，再生骨材に新規投入骨材と新00200

400

600

800

1000

変位(mm)
Ⅱ型・新規

Ⅱ型・24h劣化

Ⅱ型・48h劣化

Ⅱ型・72h劣化

Ⅱ型・96h劣化

Ⅱ型・120h劣化

図-1 促進劣化によるグラフの変化

アスを加え混合し再生混合物を作製する．旧アス
は新規改質Ⅱ型及び改質Ⅱ型を 48h，96h，144h，192h，ストアスを 24h，48h，72h，96h 加熱促進劣化を施したものを用意した．再生骨材配合率を30%と 50%と 2 パターンに分けた再生密粒度アス

FD 値の算出については，同様の試験機構・結ファルト混合物を作製し，曲げ疲労試験に供した．

果が得られるタフネス・テナシティ試験を参考にそれぞれの再生混合物に対応する混合バインダし，テナシティ(粘結力)を示す領域を FD 値としの作製も行い，FDT に供する．

た．FDT の試験結果と FD 値を赤色で示したグラフが図-2 である．

従来の FD 値と総散逸エネルギを示す座標上に，今回の結果をプロットしたグラフを図-3 に示す．

図-2 FDT の試験結果と FD 値
図-3 FD 値と総散逸エネルギの関係
3. 混合物における総散逸エネルギの適用
物体に繰返し載荷が加わった場合，1 サイクル

5. 混合均質性による影響の検討に単位体積当たりで散逸されるエネルギが単位

図-3 より，本実験結果は従来と同様の相関性散逸エネルギであり，物体が破壊に至るまでの単を示していることが分かる．再生混合物中におけ位散逸エネルギの総和が総散逸エネルギである．

る旧アスの混合均質性と混合バインダ中におけ総散逸エネルギは式(1)，(2)により算出する．

る旧アスの混合均質性が異なることが予想され

𝑤0 = 𝜋 ∙ 𝜎0 ∙ 𝜀0 ∙ sin φ ・・・・・(1)

たが，試験結果より混合均質性が混合物に及ぼす𝑁𝑓
𝑤𝑡 = ∑𝑁=1𝑤0・・・・・・(2)

影響が無視できるほど小さいといえる．さらに，

ここに，σ0：応力 (MPa)，ε0：ひずみ (μ)，φ：

旧アスのバインダ種や劣化度合い，再生骨材配合

位相角 (rad)，w0：応力 1 周期当たりの単位散逸比などによって混合均質性が変化することが考エ ネ ル ギ (×1012J/m3) ， wt ： 総 散 逸 エ ネ ル ギ

えられるが，同様に混合均質性による影響が軽微混合バインダの FD 値を測定し，旧アスの配合率であることが分かった．

に対する FD 値の相関性を検討する．
旧アスの配合率に対する FD 値の関係を図-5

6. 再生混合物の疲労破壊抵抗性の推定に示す．

横軸に混合バインダの FD 値から推定した総散逸エネルギ(推定値)，縦軸に再生混合物を曲げ疲
労試験に供して得られた総散逸エネルギ(実測値)を取ったグラフを図-4 に示す．

図-5 旧アスの配合率に対する FD 値の関係
図-5 より，旧アスの配合率と混合バインダのFD 値には線形の関係があることが確認できる．
また，旧アスのバインダ種や劣化程度によって傾きが変化することが分かる．新規改質Ⅱ型や改質Ⅱ型 24 時間劣化など，旧アスの FD 値が高いも図-4 より，推定値がおおよそ実測値を表す結のは正の傾きとなるが，改質Ⅱ型 144 時間劣化や果となった．このことより，再生混合物の総散逸

もとより FD 値が低いストアスに劣化を施したスエネルギは混合バインダの FD 値より推定が可能

トアス 72 時間劣化のような FD 値の極めて低いということが分かった．

バインダの場合は，負の傾きとなる．さらに，それぞれの関係の切片は FD 値が約 800N・mm の7. 旧アスの配合率と FD 値の関係
混合バインダの FD 値により再生混合物の総散点に収束する傾向が見え，今回使用した新アスのFD 値を示していることが確認できる．したがっ逸エネルギが推定できることは再生混合物の配て，新アスの FD 値と旧アスの FD 値，さらにこ合設計において大変有用であると考え，再生骨材れらの配合率から混合バインダの FD 値の推定が配合率を変えることで混合バインダの FD 値を任可能ということが分かる．

意に決定し，再生混合物の疲労破壊抵抗性を制御する方法について，旧アスの配合率と混合バインダの FD 値の関係を求めることによって検討を行った．

8. 実証実験
実際の切削廃材を再生骨材として用いて，再生混合物の配合設計をする実証実験を行った．再生

新規改質Ⅱ型及び改質Ⅱ型を 0h，24h，48h，骨材の物性把握のため，旧アス付着量，抽出粒度，96h，144h，ストアスを 72h 加熱促進劣化を施し理論最大密度の測定を行った．旧アスの性状が不たバインダを旧アスとし，新アスと見立てた新規明なため抽出を行って FD 値を算出したところ，

ストアスと 30%，50%，70%の配合率で混合した

83N・mm と大変低い値であったため，FD 値が5790N・mm である改質Ⅱ型を新アスに使用し，と本実証実験の試験結果をプロットしたグラフ

目標 FD 値を 2000N・mm と設定した．これを満を図-7 に示す．

たす旧アス配合率は 70%となり，これを基に配合設計を行った．
旧アス配合率と旧アス付着量より換算した再生骨材配合率は 70%となった．表層舗装の混合物種として一般的である密粒度アスファルト混合物目標(13)の中央粒度を目標にし，各種骨材を配合したところ，表-1 となった．この配合における合成粒度を図-6 に示す．
図-7 SMA と実証実験の試験結果
表-1 骨材配合率
骨材類

6号

7号

粗砂

石粉

再生骨材

配合率

18%

6%

3%

3%

70%

図-7 より，既往の研究によって SMA 混合物を対象にした FD 値と総散逸エネルギの関係は連続粒度混合物における相関性を示さないことが確認できる．そして本実証実験の結果も同様に既往の相関性から逸脱していることが確認できた．旧
アスを過小評価することによって実測値が推定値を上回ることが考えられるが，再生混合物の総散逸エネルギの実測値があまりにも大きいことから，本実証実験で作成した再生混合物に粒度上の問題があった可能性がある．精度向上の方法として，旧アスの抽出方法の改善や新たな抽出方法

図-6 合成粒度の構築，再生骨材の粒度管理の改善や再生骨材を所定の粒度で分級し配合設計を行うことなどがFD 値 2000N・mm より推定した目標総散逸エ挙げられる．

ネルギが 18×1012J/m3 であるのに対し，今回配合設計を行った再生混合物の曲げ疲労試験によって9. まとめ得られた実験総散逸エネルギは 110×1012J/m3 とな

既往の研究によって確認されている FD 値と総った．実験値が推定値を上回っており，安全側の散逸エネルギの関係を再生混合物に適用し，旧ア評価となっているが，精度上に問題が残る結果とスの性状に基づいた再生混合物の疲労破壊抵抗なった．この要因として，旧アス抽出時のポリマ性の推定が可能であることを確認した．これを利ー残留によって旧アスを過小評価してしまった

用した新たな再生混合物の配合設計手法の構築影響や再生骨材の粒度による影響が考えられる．

を行ったが，現段階では精度が低いことが確認さ既往の研究により，新規に作成した SMA 混合物れ，改善の必要がある．

を対象にしたバインダの FD 値と総散逸エネルギの関係は，連続粒度混合物における関係とは異なることが確認されている．SMA 混合物の試験結果